科学家表明阴极晶体中的点缺陷可能会加速锂的吸收

在这种情况下，绕道行驶会加速交通。结果可能是用于运输，电子和太阳能存储的更好的电池。

赖斯大学布朗工程学院的科学家发现，在磷酸铁锂基阴极的晶格中放置特定缺陷会拓宽锂离子传播的途径。他们的理论计算可以将性能提高两个数量级，并为其他类型的电池进行类似的改进指明了道路。

当原子放在晶格上的错误位置时，即铁原子位于应被锂占据的位置时，就会形成这些称为反位点的缺陷。反位缺陷会阻碍锂在晶格内的移动，通常被认为对电池性能有害。

然而，对于磷酸铁锂锂，莱斯研究人员发现，它们在阴极内产生了许多弯路，并使锂离子能够在更宽的表面上到达反应前沿，从而有助于提高电池的充电或放电速率。

该研究发表在《自然》杂志《计算材料》上。

赖斯材料科学家Ming Tang说，磷酸铁锂是一种广泛用于锂离子电池的正极材料，并且也是研究电池循环过程的基础的良好模型系统。 MathWorks研究人员和研究生杨凯琪。

材料科学和纳米工程学助理教授唐说，插入锂后，阴极会从贫锂相变为富锂相。当表面反应动力学缓慢时，锂只能在相界周围的狭窄表面区域(“道路”)内插入磷酸铁锂中，这种现象限制了电池的充电速度。

他说：“如果没有缺陷，锂只能进入相界附近的这个小区域。” “但是，反位缺陷可以使锂在整个表面上更均匀地插入，因此边界移动得更快，电池充电得更快。

他说：“如果通过施加较大的电压使无缺陷的阴极快速充电，则表面上会有很高的局部锂通量，这可能会损坏阴极。” “可以通过使用缺陷将助焊剂分布在整个阴极表面上来解决此问题。”

对材料进行退火(加热而不燃烧)可用于控制缺陷的集中。唐说，缺陷还将允许使用比纳米级晶体更大的阴极颗粒，以帮助提高能量密度并减少表面退化。

他说：“ 模型的一个有趣的预测是，最佳的缺陷构型取决于颗粒的形状，我们发现一定方向的刻面可以使弯路更有效地传输锂离子。因此，您需要使更多的这些小面暴露在阴极表面上。”

唐说，该模型可以用作改善相变电池化合物的一般策略。

他说：“对于钢铁和陶瓷等结构材料，人们一直在玩缺陷，以使材料更坚固。” “但是，关于使用缺陷制造更好的电池材料，我们讨论得很少。通常，人们将缺陷视为可以消除的烦恼。

“但是我们认为我们可以将缺陷变成朋友，而不是敌人，以更好地存储能量。”

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